CA1340259C - Process and apparatus for performing chemical reactions under pressure in a multi-staged reaction zone with intermediate external thermal conditionning - Google Patents

Process and apparatus for performing chemical reactions under pressure in a multi-staged reaction zone with intermediate external thermal conditionning

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CA1340259C
CA1340259C CA000557053A CA557053A CA1340259C CA 1340259 C CA1340259 C CA 1340259C CA 000557053 A CA000557053 A CA 000557053A CA 557053 A CA557053 A CA 557053A CA 1340259 C CA1340259 C CA 1340259C
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Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil pour effectuer sous pression des réactions chimiques en présence d'un catalyseur solide dans une zone réactionnelle multi-étagée avec conditionnements thermiques intermédiaires extérieurs. Ce procédé peut avoir pour but la synthèse d'ammoniac, du méthanol ou le reformage des essences. Le procédé est caractérisé en ce qu'on introduit au moins un fluide réactionnel dans au moins un compartiment, on récupère un premier effluent réactionnel, un échange de la chaleur à l'extérieur de la zone réactionnelle entre le premier effluent et un milieu d'échange de chaleur externe, on introduit ensuite ce premier effluent dans au moins un compartiment subséquent et l'on récupère un second effluent réactionnel du compartiment subséquent. On fait circuler, en outre, le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel dans les compartiments transversalement de façon sensiblement perpendiculaire à la génératrice de la zone réactionnelle, les compartiments étant étanches et de forme allongée, chacun des compartiments étant adjacent à un ou deux autres compartiments, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi mitoyenne ou commune soit sensiblement parallèle à ladite génératrice, soit sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice.The invention relates to a method and an apparatus for carrying out chemical reactions under pressure in the presence of a solid catalyst in a multi-stage reaction zone with external intermediate thermal conditioning. The purpose of this process can be the synthesis of ammonia, methanol or the reforming of gasolines. The method is characterized in that at least one reaction fluid is introduced into at least one compartment, a first reaction effluent is recovered, a heat exchange outside the reaction zone between the first effluent and a medium external heat exchange, this first effluent is then introduced into at least one subsequent compartment and a second reaction effluent is recovered from the subsequent compartment. In addition, the reaction fluid or the reaction effluent is circulated in the compartments transversely in a manner substantially perpendicular to the generator of the reaction zone, the compartments being sealed and of elongated shape, each of the compartments being adjacent to one or two others. compartments, each group of two adjacent compartments comprising a common or common wall either substantially parallel to said generator, or substantially oblique to said generator.

Description

L'invention concerne un procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques à partir de fluides réactionnels en présence d'au moins un catalyseur solide, dans une zone réactionnelle multi-étagée avec conditionnements thermiques intermédiaires extérieurs. Elle concerne aussi le réacteur pour la mise en oeuvre du procédé et l'utilisation du réacteur et du procédé.

L'invention est applicable notamment à la synthèse du méthanol, de l'am-moniac ainsi qu'au réformage catalytique, à l'hydrogénation stabili-I0 satrice des essences et à l'hydrocraquage des coupes pétrolières lourdes.

Plus généralement, elle est applicable dans tous les procédés de lacatalyse hétérogène où des réactifs fluides, soit liquides, soit gazeux, soit les uns liquides et les autres gazeux sont amenés à réagir entre eux, dans une succession de plusieurs lits catalytiques constitués par des grains, granulés, sphères ou autres éléments solides à structures plus ou moins complexes et élaborées.

Les réactions concernées se produisent généralement avec des chaleurs réactionnelles nécessitant un ou plusieurs réajustements thermiques intermédiaires avec le milieu extérieur.

Lorsqu'on veut réaliser des réactions chimiques à forte chaleur de réaction, il est connu de le faire en plusieurs étapes avec un rajus-tement thermique intermédiaire après chacune d'elles.

Ainsi, dans le réformage catalytique des essences par exemple (brevetFR 2 160 269 - US 4 210 519 - US 4 233 268), on dispose généralement de trois réacteurs à lits de catalyseur solide séparés par deux fours de réchauffage extérieurs.

Cette multiplicité des réacteurs est coûteuse en équipement, tuyauterie et espace d'implantation.

C'est la raison pour laquelle il a été souvent proposé de regrouper lesdifférents réacteurs dans une seule et unique enceinte réactionnel~e dont .... ",.. .. ~

134025g les parois sont calculées pour pouvoir bien résister à la pression interne relativement élevée du système.

Dans cette solution, les lits de catalyseur solide sont superposés verticalement et reposent soit sur des grilles de soutien soit directement sur des cloisons de séparation horizontales.(FR-A-2.573.996).

Ces grilles et cloisons doivent supporter, d'une part le poids du lit catalytique, d'autre part des contraintes nées de la perte de charge due à la circulation du fluide réactionnel à travers les équipements de transfert thermique et le lit catalytique lui-même.

Il résulte de l'addition de ces deux contraintes, des charges extrêmement 15 élevées, de l'ordre de 50 à 100 et même 150 tonnes au mètre carré alors que les spécifications courantes pour planchers industriels se limitent autour de 0.5 à 1 tonne au mètre carré.

Pour éviter ce cumul des efforts qui amène à des solutions mécaniques contraignantes tant du point de vue du poids des poutrelles de soutien que de celui de l'espace mort perdu, il a été proposé, notamment pour des réacteurs de méthanol (Hydrocarbon Processing, Mai 1984 p 95-100) une superposition, non plus de réacteurs axiaux, mais de réacteurs radiaux où, le catalyseur étant placé dans une cartouche cylindrique creuse, voire dans plusieurs cartouches, le fluide réactionnel circule horizontalement soit de façon centrifuge du cylindre intérieur au cylindre extérieur soit de fason centripète du cylindre extérieur vers le cylindre intérieur.

Cette solution qui a l'avantage de décharger les planchers de séparation, des charges de contraintes dues à la circulation du fluide réactionnel, a par contre, l'inconvénient de laisser beaucoup d'espace mort notamment un noyau central vide que le brevet GB 1140071 enseigne de remplir avec un échangeur de chaleur.

Un inconvénient de cette solution souligné par le brevet US 4225562 .. ..... ..

1~0259 résulte de la difficulté de bien centrer les deux cylindres délimitant la couronne de catalyseur solide. De ce décentrage, résulte une hétéro-généité dans les parcours des filets fluides, extrêmement préjudiciable à la bonne réalisation de la réaction de base et qui conduit à des dépassements thermiques mettant en danger la stabilité du catalyseur.

Un autre inconvénient tient à l'obligation de chargement et de déchar-gement des cartouches catalytiques. A cet effet, on peut installer des brides de même diamètre que celui du réacteur mais cette solution n'est pas la meilleure lorsqu'on opère sous pression et que la taille du réacteur est importante. Il est alors recommandé de souder les extrémités généralement hémisphériques au corps cylindrique mais pour effectuer le déchargement du catalyseur, il est nécessaire de scier chaque fois les dites extrémités pour retirer les cartouches et de les resouder après la phase de chargement du réacteur. L'opération est longue, délicate, soumise à chaque fois à une autorisation et un contrôle administratifs.

Par ailleurs, le brevet US 4225562 enseigne de prévoir des compartiments parallélipipédiques disposés parallèlement à l'axe de l'enceinte et ayant tous la même section et le même volume.

Le dispositif utilise au mieux la moitié de l'espace disponible. Outre la complexité mécanique et donc le coût important du dispositif, la standar-disation des compartiments de volume identique interdit l'adaptation du volume catalytique à la variation de la vitesse de réaction. De ce fait, le brevet ne peut s'appliquer qu'aux réacteurs soit à un seul étage cinéti-quement parlant soit réalisant des réactions dont la vitesse ne varie pas en fonction de la conversion c'est-à-dire a des réactions d'ordre zéro.

13gO2.~9 En ce qui concerne les différentes variantes de réacteurs à cloisons radiales on peut signaler le dispositif enseigné par le brevet US 3898049, où la cartouche catalytique est divisée en plusieurs secteurs dans le sens longitudinal. Ces secteurs sont parcourus successivement par les fluides réactionnels, alternativement de haut en bas et de bas en haut suivant l'axe longitudinal de l'enceinte réactionnelle. Il est aisé de se rendre compte que le dispositif proposé n'est applicable que dans des cas très particuliers où la longueur du parcours et, par voie de consé-quence, les pertes de charge ont peu d'importance car, par rapport à
un réacteur axial de même hauteur, et à fortiori par rapport à un réacteur radial, le trajet du fluide est considérablement rallongé et proportionnel au nombre de sections que comporte la cartouche.
Par ailleurs l'art antérieur est illustré par le brevet GB 2.120.119 qui 15 décrit un réacteur longitudinal pour la réalisation de synthèses chimiques en phase gazeuse. Ce réacteur comprend des enceintes parallélépipédiques contenant du catalyseur disposées selon l'axe du réacteur et ayant des parois opposées perméables à travers lesquelles circulent la charge. L'effluent peut être refroidi intérieurement par un 20 quench, ce qui limite l'espace disponible interne.

Le brevet FR-A-2.573.996 illustre aussi un réacteur catalytique à
compartiment unique pour la synthèse d'ammoniac et de méthanol dépourvu d'échangeurs internes et dont la température des parois est maintenue à
25 un niveau peu élevé par la présence d'un matelas d'air.

Enfin, le brevet DE-A-2.929.300 décrit un réacteur échangeur à
écoulement axial dans des zones catalytiques à section variable, ces zones étant non adjacentes.

~ .

13~0259 Un des premiers objets de l'invention est donc de proposer un procédé et un réacteur multi-étagé, sous pression avec conditionnements thermiques intermédiaires extérieurs, qui ne présentent pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Notamment un objet de l'invention est de proposer un réacteur, peu coûteux qui soit de construction facile et d'une manipulation aisée pour le chargement et le déchargement du catalyseur.

Un autre objet est la réalisation d'un réacteur où
sensiblement tout le volume disponible peut être occupé par le catalyseur.

Encore un autre objet de l'invention est de pouvoir assurer un meilleur contrôle de la répartition des vitesses du fluide à travers les lits catalytiques de façon à éviter les surchauffes locales, ce qui ne manquerait pas de désactiver le catalyseur et donc de diminuer sa durée d'utilisation et de perturber le degré d'avancement de la réaction.
Selon la présente invention, il est donc prévu un procédé
pour effectuer sous pression des réactions chimiques dans une zone réactionnelle cylindrique à base de section circu-laire comprenant au moins deux compartiments, un premier et un deuxième, renfermant chacun au moins en partie au moins un catalyseur solide, procédé dans lequel on introduit un fluide réactionnel dans le premier compartiment, on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit premier compar-timent, on récupère un premier effluent réactionnel dudit premier compartiment, on échange de la chaleur à l'extérieur de la zone réactionnelle entre ledit premier effluent réactionnel devant entrer dans le deuxième compartiment et un milieu d'échange de chaleur externe,on introduit ensuite B

., I34~259 ledit premier effluent ayant échangé de la chaleur dans ledit deuxième compartiment, on fait circuler ledit premier effluent dans ledit deuxième compartiment et on récupère un mélange désiré, ladite zone réactionnelle étant de forme allongée et comportant une enveloppe avec au moins une génératrice, ladite enveloppe définissant une section fermée se situant dans un plan coupant ladite génératrice, procédé
dans lequel:
- on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit premier compartiment transversalement et de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice, et on fait circuler ledit premier effluent réactionnel dans ledit deuxième compartiment transversalement et de fa~on sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice, - lesdits compartiments étant de forme allongée suivant ladite génératrice et étant étanches, - lesdits compartiments étant adjacents l'un à l'autre, et - lesdits compartiments formant un groupe ayant une paroi mitoyenne qui est reliée de fa~on étanche à ladite enveloppe.

De préférence, ledit fluide réactionnel comprend de l'hydrogène et d'oxyde de carbone.

De préférence, la zone réactionnelle comprend plus de deux compartiments, chacun des compartiments est adjacent à un ou deux compartiments, et chaque groupe de deux compartiments adjacents ayant une paroi commune ou mitoyenne qui est reliée de fa~on étanche à ladite enveloppe.
Dans un mode de réalisation préférentiel la zone réaction-nelle comprend trois compartiments, et B

- lorsqu'on fait circuler ledit premier effluent dans ledit deuxième compartiment on le récupère sous la forme d'un deuxième effluent réactionnel dudit deuxième compartiment, et - après avoir reconditionné ledit deuxième effluent réactionnel à l'extérieur de la zone réactionnelle à une température optimale on le réintroduit dans un troisième compartiment duquel on le récupère définitivement de la partie basse de la zone réactionnelle, sous la forme du lo mélange désiré.

Dans ces conditions le réacteur présente un bon compromis remplissage et niveau de perte de charges et de plus permet que le fluide ait des trajets réguliers dans le lit catalytique.

Au lieu d'une paroi mitoyenne continuellement oblique, le réacteur peut comporter une paroi comprenant des sections décalées les unes par rapport aux autres dans la même direction, chacune d'elles étant parallèle à la génératrice, mais dont l'ensemble constitue l'équivalent d'une paroi oblique.

Toutes ces sections de paroi sont reliées entre elles de façon à être étanches aux fluides. Cette caractéristique présente l'avantage de faire varier l'épaisseur du lit catalytique dans le réacteur pour améliorer la distribution du fluide dans la masse catalytique sur toute sa hauteur.

La longueur de chaque compartiment et de chaque paroi mitoyenne est sensiblement celle de la zone réactionnelle et la section en coupe des compartiments peut s'inscrire sensiblement dans la section de l'enveloppe.

Tous les compartiments sont hydrodynamiquement isoles et étanches de sorte qu'il n'y a aucune communication possible entre les divers compartiments à l'intérieur de la zone réactionnelle par quelque paroi que ce soit. Le fluide ou l'effluent réactionnel pénètre habituellement dans un compartiment par une entrée connectée à une zone de distribution intérieure au compartiment et en sort après avoir traversé transversalement tout le lit catalytique, par une issue connectée à une zone de collecte intérieure généralement située à l'opposé de la zone de distribution.

Le nombre de compartiments et par conséquent d'échanges de chaleur intermédiaires est variable suivant les cas d'espèces. La section et/ou le volume des compartiments peut être identique ou différent et est avantageusement déterminé en fonction des paramètres et des contraintes du procédé à réaliser, par exemple la vitesse de réaction qui est fonction du degré d'avancement de la conversion.

L'invention concerne aussi le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.

Selon la présente invention, il est également prévu un appareil pour effectuer sous pression des réactions chimiques comprenant:
- un réacteur de forme allongée susceptible de contenir au moins un catalyseur, présentant une enveloppe substantiel-lement cylindrique définie par au moins une génératrice et comportant une première extrémité et une seconde extrémité
' étanches, - au moins deux compartiments adjacents, contenus dans ledit réacteur de forme allongée suivant ladite génératrice, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une U~

134~2.~3 8a paroi mitoyenne ou commune, chaque compartiment comportant en outre au moins un moyen d'entrée du fluide réactionnel ou de l'effluent réactionnel dans ledit compartiment et au moins un moyen de sortie de l'effluent réactionnel qui a traversé ledit compartiment, lesdits moyens d'entrée et de sortie étant en communication avec l'extérieur du réacteur à travers ladite enveloppe, caractérisé en ce que:
- lesdits compartiments sont étanches, ladite paroi mitoyenne ou commune étant soit sensiblement parallèle à la génératrice soit sensiblement oblique à celle-ci et en ce que le réacteur comporte:
- au moins un moyen de distribution dans chaque compartiment adapté à distribuer t~ansversalement dans chaque compartiment le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice et relié audit moyen d'entrée, - au moins un moyen de collecte de l'effluent réactionnel circulant dans chaque compartiment, ce moyen de collecte étant relié audit moyen de sortie dudit compartiment, et - au moins un moyen de transfert de chaleur situ~ à
l'extérieur du réacteur interposé entre ledit moyen de sortie de l'effluent réactionnel d'un des compartiments et le moyen d'entrée de l'effluent réactionnel dans le compartiment suivant.
un autre moyen de transfert ou d'échange de chaleur consi~te selon un autre mode de réalisation, à procéder par mélange 3 l'aide de gaz et avantageusement de fluide ou d'effluent réactionnel frais et relativement froid, à un refroidissement de l'effluent à sa sortie d'au moins un compartiment et avant son envoi dans un compartiment suivant ce gui présente l'avantage de supprimer un ou plusieurs échangeurs. A cette fin, le réacteur présente généralement de~ moyens d'introduction de ce gaz pour réaliser cette trempe (ou "guench") ces moyens pouvant être à l'intérieur ou à l'extérieur du réacteur et de préférence à l'extérieur.
. ~

_ - 8b -La zone réactionnelle ou enceinte du réacteur, de forme allongée, est généralement divisée, dans le sens de la longueur, avantageusement suivant une direction sensiblement parallèle à la génératrice, en plusieurs compartiments, par des cloisons étanches, qui peuvent être reliées directement à l'enveloppe de l'enceinte. La longueur des cloisons étanches suivant la génératrice est généralement égale à la longueur du réacteur.

Les compartiments ainsi définis, préalablement remplis de catalyseur solide, sont parcourus successivement par le fluide réactionnel qui est soit un gaz, soit un liquide soit un mélange gaz-liquide.

Le fluide et de manière plus précise l'effluent réactionnel, après avoir partiellement réagi sur le lit catalytique d'un /
D

I3402~9 de l'enceinte, traverse un appareil de transfert thermique qui le reconditionne à la température adéquate et repénètre dans l'enceinte pour passer sur l'étage catalytique suivant. Le volume de chaque compartiment est généralement ajusté de façon que dans chaque compartiment la variation de température entre l'entrée et la sortie de compartiment soit comprise entre environ 1 et 200~C et de préférence entre 5 et 150~C.

Ce parcours du fluide engendre des pertes de charge et crée des différences de pression entre les compartiments mitoyens de l'enceinte.
Ces écarts de pression dynamiques exercent sur les parois des compartiments, des contraintes mécaniques qui peuvent être considérables et qui peuvent résulter en des épaisseurs de métal difficilement acceptables.

Les parois mitoyennes des différents compartiments peuvent être soit des panneaux plans supportés,verticaux ou obliques, soit avantageusement des panneaux de forme courbe, auto-portante. Ils peuvent être avantageuse-ment, sensiblement parallèles à la génératrice de la zone réactionnelle.

Lorsque les panneaux sont plans et supportés, de préférence les supports sont des tirants placés sensiblement perpendiculairement aux plans des panneaux et reliés d'une part à la cloison, d'autre part à la paroi de l'enceinte réactionnelle.

Lorsque les panneaux sont de forme autoportante, de préférence, ils comportent soit des assemblages de tôles profilées, soit de secteurs cylindriques dont les génératrices sont sensiblement parallèles à la génératrice du réacteur et dont les bases sont soit des arcs de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois, de préférence entre 0,5 et 50 foisl celui de l'enceinte réactionnelle, soit des portions de courbes quadratiques telles que parabole, hyperbole ou ellipse.

A l'intérieur des compartiments remplis d'éléments de catalyseur solide, le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel est introduit et réparti à travers la masse catalytique, au moyen de distributeurs constituant la zone de distribution.

Les filets fluides ainsi formés, après avoir traversé le lit catalytique, ... . . .. . ...

sont rassemblés et amenés vers la sortie grâce à des collecteurs généra-lement situés à l'opposé des distributeurs, qui constituent la zone de collecte.

Les distributeurs et les collecteurs sont disposés de telle manière que le fluide réactionnel (et l'effluent) circule non pas dans le sens longitudinal de la zone réactionnelle, ce qui rallonge et augmente considérablement le parcours des fluides ainsi que les pertes de charge qui en résultent mais transversalement de façon perpendiculaire à l'axe du cylindre formant l'enceinte. Le parcours total du fluide à travers les lits catalytiques peut généralement rester inférieur à deux fois la longueur L, de tangente à tangente de l'enveloppe ou de la paroi cylin-drique de la zone réactionnelle, de préférence inférieur ou égal à une fois cette même longueur L. ( Voir fig 16 définie ci-dessous).
A cet effet, les distributeurs et collecteurs peuvent etre constitués par des tuyaux dont les sections sont soit des cercles, des secteurs de cercle, de polygone ou de plan soit encore des sections communément désignés sous le nom de "scallops". L'aire des sections peut varier le long de la génératrice en fonction du débit de fluide passant à son niveau.

Les tuyaux peuvent être soit parallèles à la génératrice du reacteur soit obliques par rapport à cette génératrice.
Les moyens d'entrée et de sortie du fluide ou de l'effluent réactionnels peuvent être disposés n'importe où sur chaque compzrtiment. Ils peuvent cependant être avantageusement situés de telle façon que les moyens d'entrée soient situés sensiblement au niveau d'une des deux extrémités du réacteur(ou du compartiment) et que les moyens de sortie soient situés sensiblement au niveau de l'autre extrémité. Selon ce mode de réalisation, la section des tuyaux de distribution à l'entrée dans le compartiment est avantageusement supérieure à celle du même tuyau de distribution à l'autre extrémité du compartiment en raison des débits plus importants de gaz au niveau de l'entrée et inversement la section du tuyau de collecte est ......

avantageusement plus petite au niveau de cette entrée en raison des plus faibles débits de gaz collectés à ce même niveau, que celle du même tuyau de collecte à l'extrémité de sortie du compartiment.

Cette disposition permet de maintenir une vitesse sensiblement constante de gaz en tout point du distributeur et du collecteur, ce qui permet aussi d'optimiser le remplissage en catalyseur du compartiment.

Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation particulier, la paroi du distributeur et du collecteur peut comprendre sur les parties faisant face au lit catalytique soit au moins une section de distribution et de collecte (une grille par exemple) sensiblement parallèle à la géné-ratrice, soit au moins une section de distribution et de collecte sensi-blement oblique par rapport à ladite génératrice, chacune de ces sections de distribution et de collecte étant décalée dans la même direction, l'une par rapport à l'autre de fason que les fluides traversent une épaisseur de lit catalytique constante.

Le nombre de distributeurs peut être supérieur ou inférieur au nombre de collecteurs. De préférence, le nombre de distributeurs est le même que le nombre de collecteurs, ce qui permet une bonne répartition du débit gazeux Lorsque les distributeurs et collecteurs d'un compartiment sont en nombre réduit, égal ou inférieur à trois, ils peuvent être disposés contre la paroi de l'enceinte près des jonctions entre paroi de l'enceinte et parois mitoyennes. Cette solution est particulièrement intéressante pour traiter des débits faibles et est très simple de mise en oeuvre. La circulation du fluide et de l'effluent réactionnel est alors sensiblement parallèle aux parois mitoyennes.
De préférence, lorsque les distributeurs ou collecteurs sont en nombre égal ou supérieur à quatre,ils sont répartis le long des parois mitoyennes et le cas échéant sur les parties de paroi de l'enceinte faisant face à ces mêmes parois mitoyennes. Cet agencement permet de traiter des débits importants de fluide et d'effluent réactionnels. Il im-pose une circulation du fluide et de l'effluent réactionnel de manière sen-siblement perpendiculaire aux parois étanches mitoyennes des compartiments 134~259 Pour répartir ou collecter le fluide réactionneI, les distributeurs et collecteurs peuvent être, soit percés de trous, soit constitués par des grilles comprenant des ouvertures formées à partir de fils métalliques, soit croisés, soit parallèles et dont les profils peuvent être étudiés pour faciliter au q~i l'écoulement du fluide.

Dans certains compartiments, le parcours moyen d'un filet fluide d'un distributeur à un collecteur, ou distance entre distributeur et collecteur peut être identique d'un distributeur à un autre, mais ce parcours moyen d'un filet fluide peut être variable d'un distributeur à un autre.

De préférence, la section d'ouverture sur le lit catalytique du distributeur et du collecteur lui faisant face est variable en fonction de la longueur du parcours moyen reliant ces éléments c'est-à-dire à la distance distributeur-collecteur lui faisant face.

Ces différentes caractéristiques ainsi que d'autres éléments faisant intégralement partie de l'invention sont décrits plus amplement dans la description qui suit.

Suivant un mode de réalisation, le fluide réactionnel et les effluents peuvent circuler de facon sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne qui délimite deux compartiments adjacents, ce qui est avantageux lorsque les volumes de catalyseur dans les différents compartiments sont sensiblement du même ordre.

Suivant un autre mode de réalisation du procédé, la circulation peut s'effectuer de facon sensiblement perpendiculaire à ladite paroi notam-ment quand les distributeurs ou collecteurs sont situés sur cette paroi.

Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque les volumesde catalyseur dans les différents compartiments sont très différents.

La vitesse des fluides dans les compartiments est généralement comprise entre 1 et 200 m/s et de préférence comprise entre 5 m/s et lO0 m/s et dépend bien entendu de la réaction et des conditions opératoires choisies.

.. ~ . ... ... ~ .

13 13~02.59 La températures des fluides dans les divers compartiments est généra-lement comprise entre 100 et 800~C, de préférence entre 200 et 600~C.

L'invention sera mieux comprise et les avantages apparaitront nettement au vu des exemples et des différentes figures illustrant schématiquement l'appareil et le procédé à titre non limitatif, parmi lesquelles :

- Les figures la, lb, 1c et ld représentent des modes de réalisation différents du procédé et du réacteur selon l'invention, - Les figures 2, 3, 4, 5 et 6 montrent différents types de parois mitoyennes étanches, - Les figures 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 13 illustrent différents types de distributeurs et collecteurs et différents modes de circulation du fluide et de l'effluent réactionnel, - Les figures 14 et 15 représentent une coupe transversale partielle sensiblement au niveau de chaque extrémité du réacteur suivant AA et BB, et~0 - La figure 16 représente une coupe longitudinale du réacteur.

Dans les figures la, lb, 1c, et ld, on a représenté les mêmes éléments du dispositif selon l'invention par les mêmes références suivies des lettres a, b, c et d.

A titre d'exemple, dans l'application de l'appareil de l'invention à la synthèse du méthanol (figure la) un mélange comprenant principalement l'hydrogène et des oxydes de carbone est amené par le conduit d'entrée la sur le haut du réacteur 2a contenant du catalyseur du type de ceux décrits dans le livre "Applied Industrial Catalysis" (Volume 2, Chap 6, p226 et suivantes).

Le réacteur 2a qui est un cylindre vertical comprenant une enveloppe 10 de section cylindrique et de base circulaire fermé aux deux bouts par des fonds ellipsoides ou de préférence par des fonds hémisphériques (30 et 31 ' , 14 13~2S9 fig 16~ est partagé en trois compartiments sans communication interne, 201a, 202a et 203a, de volumes respectivement croissants Vl < V2 < V3 au moyen de deux parois internes planes, étanches (210a et 21la) qui peuvent être fixées par exemple par soudage à l'enveloppe 10 et aux fonds 30 et 31 disposés, sensiblement parallèlement à la génératrice du réacteur 2a.

Le catalyseur 11 a été chargé par le fond supérieur du réacteur dans les divers compartiments. L'ensemble des sections en coupe des compartiments s'inscrit dans l'enveloppe 10 de base circulaire.

Le fluide réactionnel, préalablement conditionné du point de vue de la pression à 8 MPa et du point de vue de la température aux alentours de 250~C est introduit dans le compartiment 201a de facon sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne par au moins un distributeur 20 percé d'ou-vertures 12 (fig 8) généralement dispersées autour de sa paroi externe faisant face au collecteur. Au contact du catalyseur 11 dans le compar-timent, l'hydrogène se combine avec les oxydes de carbone pour donner le méthanol selon les équations :
CO + 2H2 ~ CH3 OH (1) COz + 3H2 ~ CH3 OH + H20 (2) Les réactions (1) et (2) sont exothermiques et au fur et à mesure que la conversion progresse, la température du fluide ou de l'effluent réaction-nel augmente.

Lorsque l'élévation de la température de l'effluent réactionnel atteint 20 à 60~C ce qui correspond à une présence d'environ 1 à 3 % volume de méthanol dans le gaz, celui-ci est prélevé de 201a par au moins un collecteur 21 percé d'ouvertures (fig 8)ou à grille 12 et amené par le conduit 3a situé dans la partie basse vers un moyen de transfert de chaleur 4a connu en soi, par exemple un réfrigérant extérieur, qui le ramène sensiblement à sa température initiale au moment de l'entrée dans 201a. Au lieu d'un échange thermique sur 4a, on peut effectuer une trempe grâce à des moyens d'introduction 4f d'au moins une partie du fluide réactionnel ou de l'effluent froid sur le conduit amenant l'effluent vers le compartiment suivant.
B

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13~025~

Du réfrigérant 4a qui peut être, soit un aéroréfrigérant, soit un récupérateur calorifique préchauffant par exemple tout ou partie de la charge ou produisant de l'eau chaude ou de la vapeur d'eau sous pression, le mélange gazeux est ramené par le conduit 5a sur le haut du réacteur 2a où il est introduit par au moins un distributeur 22 dans le compartiment 202a symétriquement opposé au compartiment 201a.

Lorsque, du fait de la réaction, la température du gaz est à nouveau relevée de 20 à 60~C par rapport à sa température d'entrée, l'effluent réactionnel est à nouveau soutiré par au moins un collecteur 23 dans la partie basse du réacteur, amené par le conduit 6a, sur le réfrigérant 7a qui le reconditionne, à nouveau, à la température optimale initiale.
De 7a, le fluide emprunte le conduit 8a à la partie supérieure du réacteur pour parvenir au compartiment 203a du réacteur 2a par au moins un distributeur 24.

A la sortie de 203a, le mélange qui contient finalement entre 2 à 12 % en volumes de méthanol est livré par le collecteur 25 et par le conduit 9a dans la partie basse du réacteur à l'unité de condensation et de purifi-cation de l'alcool synthétisé.

Suivant cette figure la, on fait circuler le fluide et l'effluent réac-tionnel transversalement de façon sensiblement perpendiculaire à la génératrice du réacteur et de façon paral]èle à la paroi mitoyenne.

Les compartiments 201a, 202a, 203a peuvent être disposés côte à côte, avec le compartiment 202a occupant la position centrale. Cet ordre mini-mise les efforts de contrainte exercés par les différences de pression sur les parois mitoyennes 210a, 21la.

Une disposition préférée est que le dernier compartiment 203a (figla) occupe une position centrale par rapport aux deux premiers 201a et 202a.

Des études comparatives ont montré en effet que c'est cette dispositionqui est la plus favorable au point de vue de l'optimisation de l'espace utile disponible.

Dans la description ci-dessus (fig la), le réacteur 2a est disposé de fason verticale.

Lorsque les conditions locales l'imposent, par exemple, lorsque le sol est spongieux et peu résistant, le réacteur 2 peut être disposé
horizontalement suivant un autre mode de réalisation comme l'indique la figure lb.

Dans cette alternative, de préférence, les conduits lb, 3b, 5b, 6b, 8b et 9b sont placés de telle sorte que la circulation du fluide réactionnel se fait de manière sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne et de haut en bas, ce qui évite les dangers de déstabilisation des lits catalytiques par soufflage des grains de catalyseur.

IS Sur la figure lc illustrant un autre mode de réalisation, on a représenté
un système réactionnel destiné au réformage catalytique des essences, qui est endothermique. Le schéma illustre en même temps un exemple où le fluide et l'effluent réactionnels circulent perpendiculairement aux parois 210c, 211c, dans les compartiments 201 c et 202 c, et où ils circulent parallèlement à ces mêmes parois dans le compartiment 203c.

Dans le circuit lc, circulent des vapeurs de naphta ainsi que de l'hydrogène recyclé. Le mélange de gaz et de vapeur de naphta est préalablement conditionné sous environ 0,5 à 3 MPa à environ 500 à 530~C.
Dans le compartiment 201 c du réacteur 2c, le catalyseur de réformage qui peut être du platine déposé sur support acide et dopé par divers autres métaux nobles, comme par exemple le rhénium, fait subir au naphta essen-tiellement des réactions de déshydrogénation qui abaissent fortement la température du fluide réactionnel, jusqu'aux alentours de 450 - 480~C.
Ce fluide est alors extrait de 201c pour venir par le conduit 3c sur le four extérieur 4c, connu en soi, qui le ramène à nouveau aux alentours de 500~C
Le fluide est ensuite envoyé par le conduit 5c sur le compartiment 202c.
Dans le compartiment 202c, aux réactions de déhydrogénation, viennent s'ajouter des réactions de réarrangement de la molécule et l'abaissement de la température est beaucoup moins important.

17 13~259 Lorsque cet abaissement atteint autour de 10 à 30~C, le fluide est sorti du deuxième compartiment 202 c et réchauffé à nouveau aux alentours de 500~C dans le four 7c.
Le troisième compartiment 203 c est pratiquement isotherme. En effet, aux réactions de déshydrogènation et de réarrangement moléculaires sont venues s'ajouter des réactions d'hydrogénation qui sont exothermiques et dont la chaleur de réaction compense pratiquement celle du réformage proprement dit.

Les procédés de l'invention selon les figures la, lb et lc s'appliquent aux réacteurs dont les différents compartiments peuvent être connectés en série de fason à constituer une succession d'étages au sens cinétique du mot.

Ils s'appliquent également aux réacteurs multi-étagés dont certains compartlments peuvent être connectés en parallèle (figure ld) pour former ensemble soit le premier soit le dernier étage réactionnel.

Ce mode de réalisation particulier peut être avantageux dans certains cas, notamment en synthèse de l'ammoniac.
En effet, on sait que l'on peut opérer actuellement cette synthèse sous des conditions relativement douces (pression autour de 10 MPa et température autour de 400~C) et que sous ces conditions, il n'est plus nécessaire de prévoir une double enveloppe pour refroidir la paroi extérieure de l'enceinte réactionnelle.
Par contre, il se pose toujours pour ces réacteurs à paroi non refroidie dits "réacteurs à paroi chaude" le problème des pertes de charge dues au grand débit volumique des gaz à travers le lit catalytique.
Le fait de pouvoir diviser le débit du gaz par deux aux endroits critiques permet de contourner cette difficulté.
Sur la figure ld, on a représenté le schéma d'un réacteur pour synthèse d'ammoniac, réalisé selon le procédé de l'invention.
Un mélange de gaz de synthèse contenant environ 25 % d'azote, 75 %
d'hydrogène, des traces d'ammoniac et d'argon (< 5 %) sont introduits sous environ 10 MPa et à 350-400~C dans le conduit ld. Le conduit ld est prolongé par deux conduits ldl et ld2 qui amènent ce gaz dans les deux compartiments 201dl et 201d2, avantageusement de volumes égaux et- de sections égales, et disposés symétriquement par rapport à ]'axe du 18 1 3 ~ 2 5 3 cylindre formant volume réactionnel.

Grâce à cette mise en parallèle, le volume du premier étage catalytique, bien que faible par rapport au débit volumique du gaz de synthèse, n'offre finalement que peu de résistance au passage gazeux.

A la sortie des compartiments en parallèle 201 dl et 202 d2, le gaz de synthèse contient environ 4 à 7 ~ d'ammoniac et sa température s'est élevée d'environ 40 à 60 ~C.
Par les conduits 3dl et 3d2 les débits de gaz aboutissent au conduit 3d qui débouche sur l'échangeur récupérateur de chaleur 4d.

A la sortie de l'échangeur 4d, les gaz refroidis à la température op-timale d'environ 350-400~C sont amenés par le conduit 5 d sur le com-partiment central 202 d du réacteur 2d.

Les gaz effluents du réacteur 2d, qui contiennent environ 8 à 14 % en vo-lumes d'ammoniac et qui se trouvent approximativement à 400-450~ et sous environ 10 MPa, sont envoyés par le conduit 6d à l'unité de condltionnement et de récupération d'ammoniac située en aval de la section réactionnelle.

Dans les réacteurs ainsi décrits,(fig la, lb, lc) les cloisons de séparation 210-211, si elles sont déchargées du poids du catalyseur qui repose directement sur la paroi de l'enceinte, ont cependant à résister en général à la poussée due à la différence de pression entre compartiments mitoyens 201-203 d'une part, 203-202 d'autre part.

Ces différences de pression qui sont dues à la perte de charge à travers les lits catalytiques et les appareils de transfert thermiques sont de l'ordre de 0,1 à 0,4 MPa et peuvent même atteindre lMPa dans le cas où
interviennent des fours de réchauffage comme avec le réformage par exemple.

Dans l'exemple du réacteur pour synthèse du méthanol représente par la figure la, la paroi 210a qui a par exemple 3200 mm de large et 20 mm d'épaisseur est prévue pour résister à une différence de pression de 0,3 MPa.

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19 13402~

Lorsqu'on emploie un système de supportage parallèle au plan de cette paroi on peut utiliser des poutrelles du type HEM 400 réparties par exemple tous les 500 mm (figure 2).

Avec un système de supportage perpendiculaire, on peut utiliser par exemple, des tirants de 25 mm de diamètre, disposés selon un maillage carré de 500 mm de côté, les tirants 27 étant reliés d'une part à la cloison 210, d'autre part à la paroi de l'enceinte réactionnelle 10 (figure 3).
La paroi plane avec ses systèmes de supportage relativement encombrants et difficiles à installer peut être remplacée par une paroi simple mais ayant une forme spécialement étudiée lui permettant de pouvoir résister seule contre la pression. Lorsqu'on adopte une forme autoportante, on 15 peut employer notamment des profilés 28 de même épaisseur par exemple que celle de la paroi plane 210 (20 mm) du type indiqué sur la figure 4 et dont la hauteur par exemple peut être de 300 mm et le pas de 395 mm.

Les figures 5 et 6 représentent d'autres formes autoportantes de 20 l'invention avec convexité et concavité orientées vers les compartiments 201 et 202. La combinaison de ces diverses formes peut aussi se rencontrer. Ces formes sont préférées à celles présentées sur la figure 4 car elles facilitent la liaison entre ces parois et la paroi cylindrique du réacteur.

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D

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13~253 Les parois 210, 211 sont des secteurs de cylindre dont les génératrices - sont sensiblement parallèles à la génératrice de l'enceinte réactionnelle et dont les bases sont des arcs de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois, de préférence entre 0,5 et 50 fois, celui de l'enceinte réactionnelle.

Dans les réacteurs selon l'invention, les fluides réactionnels circulent transversalement de fason perpendiculaire à la génératrice de l'enceinte.
A cet effet, les distributeurs 20, 22, 24 et collecteurs 21, 23, 25 sont constitués de préférence par des tuyaux sensiblement parallèles à cette génératrice, qui présentent des ouvertures 12 genéralement dispersées autour de leurs parois en direction du lit catalytique.

De préférence, la section des tuyaux de distribution 20, 22, 24 et/ou collecte 21, 23, 25 peut adopter une des formes représentées sur les figures, soit une section circulaire (fig 7), soit un secteur formé à
l'endroit de la jonction entre la paroi réactionnelle et la paroi de séparation mitoyenne et fermé par un plan (fig 8) ou par un morceau de cylindre à base circulaire (Fig 9) ; la circulation des fluides s'effectue alors de facon sensiblement parallèle aux parois mitoyennes.

Lorsque la section totale des distributeurs ou celle des collecteurs représente plus que 10 %, de préférence, plus que 20 % de celle réservée au catalyseur, les distributeurs 20, 22, 24 et collecteurs 21, 23, 25 sont de préférence réalisés en plusieurs tuyaux (fig 10, 11 et 12) sensiblement parallèles et répartis le long de la paroi de séparation 210 mitoyenne et le cas échéant le long de la partie de paroi de l'en-ceinte réactionnelle lui faisant face 211 ; la circulation s'effectue alors sensiblement perpendiculairement aux parois mitoyennes.

Ces différents tuyaux de distribution 20a, 20b, 20c... du premier compartiment traversé, 22a, 22b, 22c, ... du deuxième compartiment traversé et 24a, 24b, 24c du troisième compartiment traversé ainsi que les différents tuyaux de collecte 21a, 21b, 21c..., 23a, 23b, 23c..., 25 a, 25 b, 25c respectivement du premier, deuxième et troisième compartiment peuvent avoir la forme de secteurs de cercle (Fig 10) ou de polygones par exemple de triangle (fig 12), de carré ou rectangle (fig 11) Cette même figure 11 illustre le cas où le nombre de distributeurs 24 est inférieur au nombre de collecteurs 25... On aurait pu tout aussi bien réaliser un réacteur où le nombre de collecteurs est inférieur au nombre de distributeurs.

La figure 13 représente un autre mode de réalisation des distributeurs ~ et collecteurs soit en arc de cercle ~0, 22 contre l'enveloppe, soit plans 21, 23, 24, 25 contre les parois mitoyennes 210 et 211;

Selon ces divers modes de réalisation, une plus grande section des ouvertures 12 compense le nombre plus réduit de distributeurs ou de collecteurs.
Les ouvertures 12 pour l'introduction et la collecte des fluides peuvent avoir une forme quelconque, circulaire par exemple, et elles ont avanta-geusement leur aire proportionnelle au parcours moyen correspondant à
chaque couple distributeur-collecteur de façon à minimiser les passages préférentiels des fluides gazeux.

Comme le montrent les figures 14, 15 et 16, illustrant un mode de réalisation des moyens de distribution et de collecte, le conduit la de la figure la est sensiblement situé au niveau de l'une des extrémités 30 du réacteur ou du premier compartiment 201a tandis que le conduit 3a de sortie est sensiblement situé au niveau de l'autre extrémité 31 du réacteur ou du premier compartiment. La section du tuyau de distribution, par exemple 20, dans le compartiment 201a au niveau de l'extrémité 30 (fig 14 coupe AA) est supérieure à la section de distribution 20 au niveau de l'extrémité 31 (fig 15 coupe BB) tandis que la section du tuyau de col-lecte 21 au niveau de l'extrémité 30 est inférieure à celle du tuyau decollecte 21 au niveau de l'extrémité 31. Il en est de même pour les sections des autres tuyaux de distribution 22, 24 et de collecte 23, 25 dans les autres compartiments (fig 14, 15). Selon la figure 16 illustrant de manière plus particulière ce mode de réalisation, les parois du distri-buteurs 20 et du collecteur 21 faisant face au lit catalytique peuventcomprendre des sections (grilles à trous 12 par exemple) sensiblement pa-rallèles à la génératrice qui sont décalées les uns par rapport aux autres dans la même direction de sorte que l'épaisseur du lit traversé par les fluides est la même tout le long du réacteur et que les dites parois sont globalement obliques par rapport à la génératrice.

Les opérations de chargement du catalyseur peuvent s'effectuer généra-lement par au moins une ouverture 32 sur le fond supérieur du réacteur et de préférence par au moins une ouverture par compartiment. Dans le cas de réacteurs horizontaux à parois mitoyennes verticales 210b et 211b (figure lb), le chargement peut s'effectuer par des ouvertures généralement disposées sur l'enveloppe du réacteur au droit de chaque compartiment.

Le déchargement s'effectue généralement par le bas par au moins une ou-verture d'évacuation 33 et de préférence par au moins une ouverture dans chaque compartiment. Ces opérations de chargement et de déchargement sont faciles à réaliser et n'immobilisent pas longtemps le réacteur.

Les parois du réacteur (celles de l'enveloppe et/ou les parois mitoyennes) peuvent être isolées thermiquement. On peut introduire un fluide intermé-diaire, de-chauffage ou de refroidissement qui peut éventuellement cir-culer dans les cloisons notamment dans les parois mitoyennes de compar-timents adjacents.

Dans les figures ci-dessus, on a seulement représenté un réacteur à trois compartiments et deux moyens de transfert thermique pour une raison de clarté. Il est évident que l'on peut construire selon l'invention un réacteur avec une pluralité de compartiments par exemple de 3 à 10 et de moyens de transfert thermique intermédiaires.

. ~ ... .. . .
The invention relates to a method for performing under pressure chemical reactions from reaction fluids in the presence of at minus a solid catalyst, in a multi-stage reaction zone with external intermediate thermal conditioning. It relates to also the reactor for the implementation of the process and the use reactor and process.

The invention is particularly applicable to the synthesis of methanol, am-moniac as well as catalytic reforming, stabilized hydrogenation I0 gasoline satrix and hydrocracking of heavy petroleum cuts.

More generally, it is applicable in all heterogeneous catalysis processes where fluid reactants, either liquid or gaseous, either the liquid and the other gaseous are brought to react between them, in a succession of several catalytic beds constituted by grains, granules, spheres or other solid elements with structures more or less complex and elaborate.

The reactions concerned generally occur with heat reaction requiring one or more thermal readjustments intermediaries with the external environment.

When you want to carry out chemical reactions at high heat of reaction, it is known to do it in several stages with a rajus-thermal intermediate after each of them.

Thus, in the catalytic reforming of gasolines for example (patent FR 2 160 269 - US 4 210 519 - US 4 233 268), we generally have three solid catalyst bed reactors separated by two ovens for external heating.

This multiplicity of reactors is costly in equipment, piping and implantation space.

This is the reason why it has often been proposed to group the different reactors into a single reaction vessel ~ e of which .... ", .. .. ~

134025g the walls are calculated to be able to withstand internal pressure well relatively high system.

In this solution, the solid catalyst beds are superimposed vertically and rest either on support grids or directly on horizontal partitions. (FR-A-2.573.996).

These grids and partitions must support, on the one hand the weight of the bed catalytic, on the other hand from the constraints arising from the pressure drop due to the circulation of the reaction fluid through the equipment heat transfer and the catalytic bed itself.

It results from the addition of these two constraints, loads extremely 15 high, of the order of 50 to 100 and even 150 tonnes per square meter then that current specifications for industrial floors are limited around 0.5 to 1 ton per square meter.

To avoid this cumulative effort which leads to mechanical solutions restrictive both from the point of view of the weight of the support beams that of the lost dead space, it has been proposed, in particular for methanol reactors (Hydrocarbon Processing, May 1984 p 95-100) a superposition, no longer of axial reactors, but of reactors radials where, the catalyst being placed in a cylindrical cartridge hollow, or even in several cartridges, the reaction fluid circulates horizontally either centrifugally from the inner cylinder to outer cylinder or centripetal way of the outer cylinder towards the inner cylinder.

This solution which has the advantage of unloading the separation floors, stress loads due to the circulation of the reaction fluid, has the drawback of leaving a lot of dead space, in particular an empty central core that GB patent 1140071 teaches to fill with a heat exchanger.

A drawback of this solution, underlined by US patent 4225562 .. ..... ..

1 ~ 0259 results from the difficulty of correctly centering the two cylinders delimiting the solid catalyst crown. This decentralization results in hetero-unfairness in the course of flowing nets, extremely harmful to the successful completion of the basic reaction and which leads to thermal exceedances endangering the stability of the catalyst.

Another disadvantage is the obligation to load and unload management of catalytic cartridges. For this purpose, we can install flanges of the same diameter as that of the reactor but this solution is not not the best when operating under pressure and the size of the reactor is important. It is then recommended to weld the ends generally hemispherical to the cylindrical body but to perform the unloading the catalyst, it is necessary to saw each time the say ends to remove the cartridges and resolder them after the reactor loading phase. The operation is long, delicate, subject each time to an administrative authorization and control.

In addition, US Patent 4,225,562 teaches to provide compartments parallelepipedal arranged parallel to the axis of the enclosure and having all the same section and the same volume.

The device makes the best use of half of the available space. Besides the mechanical complexity and therefore the high cost of the device, the standard distribution of identical volume compartments prohibits the adaptation of the catalytic volume at the variation of the reaction rate. Thereby, the patent can only apply to reactors or to a single kinetic stage only speaking be realizing reactions whose speed does not vary as a function of the conversion, that is to say reactions of zero order.

13gO2. ~ 9 Regarding the different variants of bulkhead reactors radial, the device taught by US Pat. No. 3,898,049 can be mentioned, where the catalytic cartridge is divided into several sectors in the longitudinal direction. These sectors are successively traversed by reaction fluids, alternately from top to bottom and from bottom to top along the longitudinal axis of the reaction vessel. It is easy to realize that the proposed device is only applicable in very special cases where the length of the course and, by way of As a result, the pressure drops are of little importance because, compared to an axial reactor of the same height, and a fortiori compared to a reactor radial, the fluid path is considerably lengthened and proportional the number of sections in the cartridge.
Furthermore, the prior art is illustrated by patent GB 2,120,119 which 15 describes a longitudinal reactor for carrying out syntheses chemical in the gas phase. This reactor includes enclosures parallelepipedic containing catalyst arranged along the axis of the reactor and having permeable opposite walls through which the charge circulates. The effluent can be internally cooled by a 20 quench, which limits the internal available space.

Patent FR-A-2,573,996 also illustrates a catalytic reactor with single compartment for the synthesis of ammonia and methanol without internal exchangers and whose wall temperature is maintained at 25 a low level by the presence of an air mattress.

Finally, patent DE-A-2,929,300 describes an exchanger reactor with axial flow in catalytic zones of variable section, these zones being non-adjacent.

~.

13 ~ 0259 One of the first objects of the invention is therefore to propose a process and a multi-stage reactor, under pressure with external intermediate thermal conditioning, which do not have the disadvantages mentioned above.
In particular, an object of the invention is to propose a inexpensive reactor that is easy to build and easy handling for loading and unloading of the catalyst.

Another object is the realization of a reactor where substantially all of the available volume can be occupied by the catalyst.

Yet another object of the invention is to be able to ensure better control of the speed distribution of the fluid through the catalytic beds so as to avoid local overheating, which would be sure to turn off the catalyst and therefore reduce its useful life and disrupt the progress of the reaction.
According to the present invention, there is therefore provided a method to carry out chemical reactions under pressure in a cylindrical reaction zone based on a circular section laire comprising at least two compartments, a first and a second, each containing at least in part at least a solid catalyst, process in which a reaction fluid in the first compartment, we do circulating said reaction fluid in said first compar-we recover a first reaction effluent from said first compartment, heat is exchanged outside of the reaction zone between said first effluent reaction to enter the second compartment and an external heat exchange medium, then we introduce B

., I34 ~ 259 said first effluent having exchanged heat in said second compartment, said first is circulated effluent in said second compartment and a desired mixture, said reaction zone being shaped elongated and comprising an envelope with at least one generator, said envelope defining a closed section lying in a plane intersecting said generator, method in which:
- circulating said reaction fluid in said first compartment transversely and so substantially perpendicular to said generator, and we circulates said first reaction effluent through said second compartment transversely and fa ~ on substantially perpendicular to said generator, - said compartments being of elongated shape according to said generator and being waterproof, - said compartments being adjacent to each other, and - said compartments forming a group having a wall which is connected in fa ~ on tight to said envelope.

Preferably, said reaction fluid comprises hydrogen and carbon monoxide.

Preferably, the reaction zone comprises more than two compartments, each of the compartments is adjacent to one or more two compartments, and each group of two compartments adjacent having a common or party wall which is connected fa ~ on tight to said envelope.
In a preferred embodiment, the reaction zone it has three compartments, and B

- when circulating said first effluent in said second compartment we recover it in the form of a second reaction effluent from said second compartment, and - after having reconditioned said second effluent reaction outside the reaction zone to a optimal temperature we reintroduce it in a third compartment from which it is permanently recovered from the lower part of the reaction zone, in the form of lo the desired mixture.

Under these conditions the reactor presents a good compromise filling and pressure drop level and more allows the fluid has regular paths in the bed catalytic.

Instead of a continually oblique party wall, the reactor may have a wall comprising sections offset from each other in the same direction, each of them being parallel to the generator, but the whole of which constitutes the equivalent of a wall oblique.

All of these wall sections are interconnected so as to be fluid tight. This characteristic has the advantage of varying the thickness of the bed catalytic in the reactor to improve distribution fluid in the catalytic mass over its entire height.

The length of each compartment and each wall joint is substantially that of the reaction zone and the sectional section of the compartments can be inscribed substantially in the section of the envelope.

All compartments are hydrodynamically isolated and waterproof so that there is no communication possible between the various compartments inside the area reaction by any wall whatsoever. The fluid or the reaction effluent usually enters a compartment by an entrance connected to a distribution inside and out of the compartment having crossed the entire catalytic bed transversely, by an exit connected to an indoor collection area generally located opposite the distribution area.

The number of compartments and therefore exchanges of intermediate heat is variable depending on the case cash. The section and / or volume of the compartments can be the same or different and is advantageously determined according to the parameters and constraints of the process to perform, for example the reaction rate which is a function of the degree of progress of the conversion.

The invention also relates to the device for setting process work.

According to the present invention, there is also provided a apparatus for carrying out reactions under pressure chemicals including:
- an elongated reactor capable of containing at least minus a catalyst, having a substantial envelope-cylindrical defined by at least one generator and having a first end and a second end 'waterproof, - at least two adjacent compartments, contained in said elongated reactor along said generator, each group of two adjacent compartments comprising a U ~

134 ~ 2. ~ 3 8a dividing or common wall, each compartment comprising in addition at least one means for entering the reaction fluid or of the reaction effluent in said compartment and at minus a means of leaving the reaction effluent which has passed through said compartment, said means of entry and outlet being in communication with the outside of the reactor through said envelope, characterized in that:
- said compartments are waterproof, said wall adjoining or common being either substantially parallel to the generator is substantially oblique to it and in this that the reactor includes:
- at least one means of distribution in each compartment suitable for distributing t ~ ansversely in each compartment for reaction fluid or reaction effluent substantially perpendicular to said generator and connected to said input means, - at least one means of collecting the reaction effluent circulating in each compartment, this means of collection being connected to said outlet means of said compartment, and - at least one means of heat transfer located ~ to the outside of the reactor interposed between said means of outlet of the reaction effluent from one of the compartments and the means of entry of the reaction effluent into the next compartment.
another means of heat transfer or exchange consi ~ te according to another embodiment, to be carried out by mixing 3 using gas and advantageously fluid or effluent cool and relatively cold reaction, at a cooling of the effluent at its outlet of at least one compartment and before it is sent to a next compartment this mistletoe has the advantage of removing one or more exchangers. To this end, the reactor generally presents ~ means of introduction of this gas to achieve this quenching (or "guench") these means can be inside or outside the reactor and preferably outside.
. ~

_ - 8b -The reaction zone or enclosure of the reactor, shaped elongated, is generally divided, in the direction of the length, advantageously in a direction substantially parallel to the generator, in several compartments, by watertight bulkheads, which can be connected directly to the enclosure envelope. The length of the partitions waterproof according to the generator is generally equal to the length of the reactor.

The compartments thus defined, previously filled with solid catalyst, are successively traversed by the reaction fluid which is either a gas or a liquid or a gas-liquid mixture.

The fluid and more precisely the reaction effluent, after having partially reacted on the catalytic bed of a /
D

I3402 ~ 9 of the enclosure, passes through a heat transfer device which recondition at the correct temperature and re-enter the enclosure to go to the next catalytic stage. The volume of each compartment is generally adjusted so that in each compartment the temperature variation between the inlet and the outlet of the compartment between about 1 and 200 ~ C and preferably between 5 and 150 ~ C.

This path of the fluid generates pressure losses and creates pressure differences between the adjoining compartments of the enclosure.
These dynamic pressure differences exert on the walls of the compartments, mechanical stresses which can be considerable and which can result in metal thicknesses with difficulty acceptable.

The dividing walls of the different compartments can be either supported flat panels, vertical or oblique, preferably curved, self-supporting panels. They can be advantageous-ment, substantially parallel to the generator of the reaction zone.

When the panels are flat and supported, preferably the supports are tie rods placed substantially perpendicular to the planes of the panels and connected on the one hand to the partition, on the other hand to the wall of the reaction chamber.

When the panels are self-supporting, preferably they contain either assemblies of profiled sheets or sectors cylindrical whose generatrices are substantially parallel to the generator of the reactor and whose bases are either arcs of a circle whose radius is between 0.1 and 100 times, preferably between 0.5 and 50 times that of the reaction vessel, i.e. portions of quadratic curves such as parabola, hyperbola or ellipse.

Inside the compartments filled with solid catalyst elements, the reaction fluid or the reaction effluent is introduced and distributed through the catalytic mass, by means of distributors constituting the distribution area.

The fluid nets thus formed, after having passed through the catalytic bed, ... . ... ...

are collected and brought to the exit using general collectors opposite the distributors, which constitute the area of collection.

Distributors and collectors are arranged in such a way that the reaction fluid (and the effluent) does not flow in the direction longitudinal of the reaction zone, which lengthens and increases considerably the flow of fluids as well as the pressure losses resulting but transversely perpendicular to the axis of the cylinder forming the enclosure. The total path of the fluid through the catalytic beds can usually stay less than twice the length L, from tangent to tangent of the envelope or of the cylindrical wall dric of the reaction zone, preferably less than or equal to one times this same length L. (See fig 16 defined below).
For this purpose, distributors and collectors can be constituted by pipes whose sections are either circles, sectors of circle, polygon or plane be still sections commonly referred to as "scallops". The area of the sections may vary along the generator as a function of the flow of fluid passing to it level.

The pipes can either be parallel to the generator of the reactor or oblique to this generator.
The means of entry and exit of the reaction fluid or effluent can be placed anywhere on each compartment. They can however, be advantageously located in such a way that the means are located substantially at one of the two ends reactor (or compartment) and the outlet means are located substantially at the other end. According to this embodiment, the section of the distribution pipes at the entrance to the compartment is advantageously greater than that of the same distribution pipe to the other end of compartment due to higher gas flows at the inlet level and vice versa the section of the collection pipe is ......

advantageously smaller at this entry because of the more low gas flows collected at this same level, as that of the same pipe at the outlet end of the compartment.

This arrangement makes it possible to maintain a substantially constant speed.
gas at any point in the distributor and manifold, which also allows optimize the filling of the compartment with catalyst.

To achieve this objective, according to a particular embodiment, the wall of the distributor and collector can include on the parts facing the catalytic bed or at least one distribution section and collection (a grid for example) substantially parallel to the general ratrice, i.e. at least one sensitive distribution and collection section obliquely oblique to said generator, each of these sections distribution and collection being shifted in the same direction, one relative to each other so that the fluids pass through a thickness of constant catalytic bed.

The number of distributors can be greater or less than the number of collectors. Preferably, the number of distributors is the same as the number of collectors, which allows a good distribution of the gas flow When there are a large number of distributors and collectors in a compartment reduced, equal to or less than three, they can be arranged against the enclosure wall near the junctions between the enclosure wall and party walls. This solution is particularly interesting for process low flow rates and is very simple to implement. The circulation of the reaction fluid and effluent is then substantially parallel to the party walls.
Preferably, when distributors or collectors are in number equal to or greater than four, they are distributed along the walls adjoining and where appropriate on the parts of the enclosure wall facing these same party walls. This arrangement allows treat large flow rates of reaction fluid and effluent. It im-poses a circulation of the reaction fluid and effluent in a sensitive manner slightly perpendicular to the watertight dividing walls of the compartments 134 ~ 259 To distribute or collect the reaction fluid, the distributors and collectors can either be drilled with holes or consist of grids comprising openings formed from metallic wires, either crossed or parallel and whose profiles can be studied to facilitate the flow of fluid.

In certain compartments, the average distance of a fluid net of a distributor to a collector, or distance between distributor and collector may be the same from one distributor to another, but this average journey of a fluid net can be variable from one distributor to another.

Preferably, the opening section on the catalytic bed of the distributor and collector facing it is variable depending of the length of the average route connecting these elements, i.e. to the distance distributor-collector facing it.

These various characteristics as well as other elements making part of the invention are described more fully in the description which follows.

According to one embodiment, the reaction fluid and the effluents can circulate in a manner substantially parallel to the party wall which delimits two adjacent compartments, which is advantageous when the catalyst volumes in the various compartments are substantially of the same order.

According to another embodiment of the method, the circulation can take place substantially perpendicular to said wall, in particular ment when the distributors or collectors are located on this wall.

This embodiment is particularly advantageous when the catalyst volumes in the different compartments are very different.

The speed of the fluids in the compartments is generally understood between 1 and 200 m / s and preferably between 5 m / s and l00 m / s and depends of course on the reaction and the operating conditions chosen.

.. ~. ... ... ~.

13 13 ~ 02.59 The temperature of the fluids in the various compartments is generally Lement between 100 and 800 ~ C, preferably between 200 and 600 ~ C.

The invention will be better understood and the advantages will appear clearly in view of the examples and the various figures schematically illustrating the apparatus and the process without limitation, including:

- Figures la, lb, 1c and ld show embodiments different from the process and from the reactor according to the invention, - Figures 2, 3, 4, 5 and 6 show different types of walls watertight terraced, - Figures 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 13 illustrate different types distributors and collectors and different modes of circulation fluid and reaction effluent, - Figures 14 and 15 show a partial cross section substantially at each end of the reactor along AA and BB, and ~ 0 - Figure 16 shows a longitudinal section of the reactor.

In FIGS. 1a, 1b, 1c, and 1d, the same elements of the device according to the invention by the same references followed by the letters a, b, c and d.

By way of example, in the application of the apparatus of the invention to the synthesis of methanol (Figure la) a mixture mainly comprising hydrogen and carbon oxides are brought in through the inlet pipe the on the top of reactor 2a containing catalyst of the type of those described in the book "Applied Industrial Catalysis" (Volume 2, Chap 6, p226 and following).

The reactor 2a which is a vertical cylinder comprising an envelope 10 of cylindrical section and circular base closed at both ends by ellipsoid bottoms or preferably by hemispherical bottoms (30 and 31 ', 14 13 ~ 2S9 fig 16 ~ is divided into three compartments without internal communication, 201a, 202a and 203a, of increasing volumes respectively Vl <V2 <V3 by means of two flat, watertight internal walls (210a and 21la) which can be fixed for example by welding to the casing 10 and to funds 30 and 31 arranged, substantially parallel to the generator of reactor 2a.

Catalyst 11 was loaded from the upper bottom of the reactor into the various compartments. All of the sectional sections of the compartments fits into the circular base envelope 10.

The reaction fluid, previously conditioned from the point of view of pressure at 8 MPa and in terms of temperature around 250 ~ C is introduced into compartment 201a substantially parallel to the party wall by at least one distributor 20 pierced with vertices 12 (fig 8) generally dispersed around its outer wall facing the collector. In contact with catalyst 11 in the comparison timent, hydrogen combines with carbon oxides to give the methanol according to the equations:
CO + 2H2 ~ CH3 OH (1) COz + 3H2 ~ CH3 OH + H20 (2) Reactions (1) and (2) are exothermic and as the conversion progresses, the temperature of the fluid or of the effluent reaction-nel increases.

When the rise in the temperature of the reaction effluent reaches 20 to 60 ~ C which corresponds to a presence of approximately 1 to 3% volume of methanol in the gas, this is taken from 201a by at least one manifold 21 pierced with openings (fig 8) or with grid 12 and brought by the conduit 3a located in the lower part towards a means of transfer of heat 4a known per se, for example an external refrigerant, which significantly returns to its initial temperature at the time of entry into 201a. Instead of a heat exchange on 4a, it is possible to quench by means of introduction 4f of at least part of the fluid reaction or cold effluent on the pipe bringing the effluent to the next compartment.
B

.

13 ~ 025 ~

Refrigerant 4a which can be either an air cooler or a preheating heat recovery unit for example all or part of the charging or producing hot water or pressurized steam, the gas mixture is brought back through line 5a to the top of reactor 2a where it is introduced by at least one distributor 22 into the compartment 202a symmetrically opposite compartment 201a.

When, due to the reaction, the gas temperature is again raised from 20 to 60 ~ C relative to its inlet temperature, the effluent reaction is again drawn off by at least one collector 23 in the lower part of the reactor, brought via line 6a, to the refrigerant 7a which reconditions it, again, to the initial optimal temperature.
From 7a, the fluid borrows the conduit 8a at the upper part of the reactor to reach compartment 203a of reactor 2a by at least a distributor 24.

At the outlet of 203a, the mixture which finally contains between 2 to 12% in methanol volumes is delivered by the collector 25 and by the conduit 9a in the lower part of the reactor to the condensing and purifying unit cation of synthesized alcohol.

According to this figure, the fluid and the reacting effluent are circulated crosswise substantially perpendicular to the generator of the reactor and parallel to the common wall.

The compartments 201a, 202a, 203a can be arranged side by side, with compartment 202a occupying the central position. This mini order stresses exerted by pressure differences on the party walls 210a, 21la.

A preferred arrangement is that the last compartment 203a (figla) occupies a central position with respect to the first two 201a and 202a.

Comparative studies have shown that it is this arrangement which is the most favorable from the point of view of the optimization of space.
useful available.

In the above description (fig la), the reactor 2a is arranged to vertical way.

When local conditions dictate it, for example, when the soil is spongy and not very resistant, the reactor 2 can be arranged horizontally according to another embodiment as indicated by the figure lb.

In this alternative, preferably, the conduits 1b, 3b, 5b, 6b, 8b and 9b are placed so that the circulation of the reaction fluid is made substantially parallel to the party wall and from top to low, which avoids the dangers of destabilization of the catalytic beds by blowing the catalyst grains.

IS In FIG. 1c illustrating another embodiment, there is shown a reaction system intended for the catalytic reforming of gasolines, which is endothermic. The diagram illustrates at the same time an example where the reaction fluid and effluent flow perpendicular to the walls 210c, 211c, in compartments 201 c and 202 c, and where they run parallel to these same walls in compartment 203c.

In the lc circuit, naphtha vapors circulate as well as recycled hydrogen. The mixture of gas and naphtha vapor is previously conditioned at about 0.5 to 3 MPa to about 500 to 530 ~ C.
In compartment 201 c of reactor 2c, the reforming catalyst which may be platinum deposited on an acid support and doped by various other noble metals, such as rhenium, subjects naphtha essen-dehydrogenation reactions which greatly lower the reaction fluid temperature, up to around 450 - 480 ~ C.
This fluid is then extracted from 201c to come through the conduit 3c on the outdoor oven 4c, known per se, which brings it again around 500 ~ C
The fluid is then sent through line 5c to compartment 202c.
In compartment 202c, to dehydrogenation reactions, come add molecule rearrangement reactions and lowering of temperature is much less important.

17 13 ~ 259 When this lowering reaches around 10 to 30 ~ C, the fluid is out of the second compartment 202 c and reheated again around 500 ~ C in the oven 7c.
The third compartment 203 c is practically isothermal. Indeed, at molecular dehydrogenation and rearrangement reactions came add hydrogenation reactions which are exothermic and whose heat of reaction practically compensates for that of reforming properly said.

The methods of the invention according to Figures la, lb and lc apply reactors whose different compartments can be connected by series of fason to constitute a succession of stages in the kinetic sense of word.

They also apply to multi-stage reactors, some of which compartments can be connected in parallel (figure ld) to form together either the first or the last reaction stage.

This particular embodiment can be advantageous in certain case, in particular in synthesis of ammonia.
Indeed, we know that we can currently operate this synthesis under relatively mild conditions (pressure around 10 MPa and temperature around 400 ~ C) and that under these conditions, it is no longer necessary to provide a double jacket to cool the wall outside of the reaction chamber.
However, it always arises for these reactors with an uncooled wall so-called "hot wall reactors" the problem of pressure losses due to high volume flow of gases through the catalytic bed.
Being able to halve the gas flow in places critics helps to get around this difficulty.
In FIG. 1d, the diagram of a reactor for synthesis has been represented.
of ammonia, produced according to the method of the invention.
A synthesis gas mixture containing approximately 25% nitrogen, 75%
of hydrogen, traces of ammonia and argon ( <5%) are introduced under about 10 MPa and at 350-400 ~ C in the ld conduit. The ld conduit is extended by two conduits ldl and ld2 which bring this gas into the two compartments 201dl and 201d2, advantageously of equal volumes and-equal sections, and arranged symmetrically to the axis of the 18 1 3 ~ 2 5 3 cylinder forming reaction volume.

Thanks to this paralleling, the volume of the first catalytic stage, although low compared to the volume flow rate of the synthesis gas, ultimately offers little resistance to gas passage.

At the outlet of the compartments in parallel 201 dl and 202 d2, the gas from synthesis contains approximately 4 to 7 ~ of ammonia and its temperature is high about 40 to 60 ~ C.
Through the 3dl and 3d2 conduits the gas flow rates lead to the 3d conduit which leads to the 4d heat recovery exchanger.

At the outlet of the exchanger 4d, the gases cooled to the op-timale of approximately 350-400 ~ C are brought by the conduit 5 d on the com-central part 202 d of reactor 2d.

The effluent gases from reactor 2d, which contain approximately 8 to 14% by volume lumines of ammonia and which are approximately 400-450 ~ and below about 10 MPa, are sent through line 6d to the packaging unit and ammonia recovery located downstream of the reaction section.

In the reactors thus described, (fig la, lb, lc) the partition walls 210-211, if they are discharged from the weight of the catalyst which is directly on the wall of the enclosure, however, have to resist general thrust due to pressure difference between compartments adjoining 201-203 on the one hand, 203-202 on the other.

These pressure differences which are due to the pressure drop across catalytic beds and heat transfer devices are 0.1 to 0.4 MPa and can even reach lMPa in the event that reheating furnaces intervene as with reforming by example.

In the example of the reactor for methanol synthesis represented by the figure la, the wall 210a which is for example 3200 mm wide and 20 mm thick enough to withstand a pressure difference of 0.3 MPa.

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19 13 402 ~

When using a support system parallel to the plane of this wall we can use beams of the HEM 400 type distributed by example every 500 mm (figure 2).

With a perpendicular support system, you can use by example, tie rods 25 mm in diameter, arranged in a mesh square with a side of 500 mm, the tie rods 27 being connected on the one hand to the partition 210, on the other hand to the wall of the reaction vessel 10 (figure 3).
The flat wall with its relatively bulky support systems and difficult to install can be replaced by a simple wall but having a specially studied shape allowing it to be able to resist alone against pressure. When we adopt a freestanding form, we 15 may in particular use profiles 28 of the same thickness, for example as that of the flat wall 210 (20 mm) of the type indicated in FIG. 4 and whose height for example can be 300 mm and the pitch of 395 mm.

Figures 5 and 6 show other self-supporting forms of 20 the invention with convexity and concavity oriented towards the compartments 201 and 202. The combination of these various forms can also be meet. These forms are preferred to those presented in the figure 4 because they facilitate the connection between these walls and the wall cylindrical of the reactor.

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D

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13 ~ 253 The walls 210, 211 are cylinder sectors whose generators - are substantially parallel to the generator of the reaction vessel and whose bases are arcs of circle whose radius is between 0.1 and 100 times, preferably between 0.5 and 50 times, that of the enclosure reactive.

In the reactors according to the invention, the reaction fluids circulate transversely in a way perpendicular to the generator of the enclosure.
To this end, distributors 20, 22, 24 and collectors 21, 23, 25 are preferably consisting of pipes substantially parallel to this generator, which have generally dispersed openings 12 around their walls towards the catalytic bed.

Preferably, the section of the distribution pipes 20, 22, 24 and / or collection 21, 23, 25 can adopt one of the forms shown on the figures, either a circular section (fig 7), or a sector formed at the location of the junction between the reaction wall and the terraced separation and closed by a plan (fig 8) or by a piece of circular base cylinder (Fig 9); the circulation of fluids takes place then substantially parallel to the party walls.

When the total section of distributors or that of collectors represents more than 10%, preferably more than 20% of that reserved to the catalyst, distributors 20, 22, 24 and collectors 21, 23, 25 are preferably made of several pipes (fig 10, 11 and 12) substantially parallel and distributed along the partition wall 210 adjoining and where appropriate along the wall part of the enclosure reaction girdle facing it 211; circulation takes place then substantially perpendicular to the party walls.

These different distribution pipes 20a, 20b, 20c ... of the first crossed compartment, 22a, 22b, 22c, ... of the second compartment crossed and 24a, 24b, 24c of the third compartment crossed as well as the different collection pipes 21a, 21b, 21c ..., 23a, 23b, 23c ..., 25 a, 25 b, 25c respectively of the first, second and third compartment can be in the form of circular sectors (Fig 10) or polygons for example of triangle (fig 12), square or rectangle (fig 11) This same figure 11 illustrates the case where the number of distributors 24 is less than the number of collectors 25 ... We could have just as well build a reactor where the number of collectors is less than the number distributors.

FIG. 13 represents another embodiment of the distributors ~ and collectors either in an arc ~ 0, 22 against the envelope, or planes 21, 23, 24, 25 against the party walls 210 and 211;

According to these various embodiments, a larger section of the 12 openings compensates for the reduced number of distributors or collectors.
The openings 12 for the introduction and collection of fluids can have any shape, circular for example, and they have their area proportional to the average distance corresponding to each distributor-collector couple so as to minimize the passages preferred gaseous fluids.

As shown in Figures 14, 15 and 16, illustrating a mode of distribution and collection means, leads it of Figure la is substantially located at one of the ends 30 of the reactor or of the first compartment 201a while the conduit 3a outlet is substantially located at the other end 31 of the reactor or first compartment. The section of the distribution pipe, for example 20, in compartment 201a at the end 30 (fig 14 section AA) is greater than the distribution section 20 at the level end 31 (fig 15 section BB) while the cross-section of the reading 21 at the end 30 is lower than that of the collection pipe 21 at the end 31. The same is true for the sections of other distribution pipes 22, 24 and collection pipes 23, 25 in the other compartments (fig 14, 15). According to Figure 16 illustrating more particularly this embodiment, the walls of the distri-scorers 20 and collector 21 facing the catalytic bed may include sections (grids with holes 12 for example) substantially pa-parallel to the generator which are offset from each other in the same direction so that the thickness of the bed crossed by the fluids is the same all along the reactor and that said walls are generally oblique to the generator.

The catalyst loading operations can generally be carried out LEMENT by at least one opening 32 on the upper bottom of the reactor and preferably by at least one opening per compartment. In the case of horizontal reactors with vertical dividing walls 210b and 211b (figure lb), loading can be done through openings generally arranged on the reactor casing to the right of each compartment.

Unloading is generally carried out from below by at least one discharge opening 33 and preferably by at least one opening in each compartment. These loading and unloading operations are easy to carry out and do not immobilize the reactor for a long time.

Reactor walls (envelope walls and / or party walls) can be thermally insulated. An intermediate fluid can be introduced 23,134,0259 diary, de-heating or cooling which can possibly circ culer in the partitions in particular in the dividing walls of compar-adjacent buildings.

In the figures above, only a three-reactor is shown compartments and two means of thermal transfer for a reason of clarity. It is obvious that one can build according to the invention a reactor with a plurality of compartments for example from 3 to 10 and intermediate heat transfer means.

. ~ ... ... .

Claims (46)

1. Procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques dans une zone réactionnelle cylindrique à base de section circulaire comprenant au moins deux compartiments, un premier et un deuxième, renfermant chacun au moins en partie au moins un catalyseur solide, procédé
dans lequel on introduit un fluide réactionnel dans le premier compartiment, on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit premier compartiment, on récupère un premier effluent réactionnel dudit premier compartiment, on échange de la chaleur à l'extérieur de la zone réactionnelle entre ledit premier effluent réactionnel devant entrer dans le deuxième compartiment et un milieu d'échange de chaleur externe, on introduit ensuite ledit premier effluent ayant échangé de la chaleur dans ledit deuxième compartiment, on fait circuler ledit premier effluent dans ledit deuxième compartiment et on récupère un mélange désiré, ladite zone réactionnelle étant de forme allongée et comportant une enveloppe avec au moins une génératrice, ladite enveloppe définissant une section fermée se situant dans un plan coupant ladite génératrice, procédé dans lequel:
- on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit premier compartiment transversalement et de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice, et on fait circuler ledit premier effluent réactionnel dans ledit deuxième compartiment transversalement et de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice, - lesdits compartiments étant de forme allongée suivant ladite génératrice et étant étanches, - lesdits compartiments étant adjacents l'un à l'autre, et - lesdits compartiments formant un groupe ayant une paroi mitoyenne qui est reliée de façon étanche à ladite enveloppe.
1. Process for carrying out under pressure chemical reactions in a cylindrical reaction zone based on circular section comprising at least two compartments, a first and a second, each containing at least in part at least one solid catalyst, process in which a reaction fluid is introduced into the first compartment, said fluid is circulated reaction in said first compartment, a first reaction effluent from said first compartment, heat exchange outside the reaction zone between said first reaction effluent to enter the second compartment and a heat exchange medium external, then introducing said first effluent having exchanged heat in said second compartment, circulates said first effluent in said second compartment and a desired mixture is recovered, said zone reaction being elongated and having a envelope with at least one generator, said envelope defining a closed section lying in a plane cutting said generator, process in which:
- circulating said reaction fluid in said first compartment transversely and so substantially perpendicular to said generator, and we make circulating said first reaction effluent in said second compartment transversely and so substantially perpendicular to said generator, - said compartments being of elongated shape according to said generator and being waterproof, - said compartments being adjacent to each other, and - said compartments forming a group having a wall which is tightly connected to said envelope.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide réactionnel comprend de l'hydrogène et d'oxyde de carbone. 2. The method of claim 1, wherein said reaction fluid includes hydrogen and oxide carbon. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la zone réactionnelle comprend plus de deux compartiments, et dans lequel:
- chacun desdits compartiments est adjacent à un ou deux compartiments, et - chaque groupe de deux compartiments adjacents ayant une paroi commune qui est reliée de façon étanche à ladite enveloppe.
3. The method of claim 2, wherein the area more than two compartments, and in which:
- each of said compartments is adjacent to one or two compartments, and - each group of two adjacent compartments having a common wall which is tightly connected to said envelope.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite zone réactionnelle comprend trois compartiments, et dans lequel:
- lorsqu'on fait circuler ledit premier effluent dans ledit deuxième compartiment on le récupère sous la forme d'un deuxième effluent réactionnel dudit deuxième compartiment, et - après avoir reconditionné ledit deuxième effluent réactionnel à l'extérieur de la zone réactionnelle à une température optimale on le reintroduit dans un troisième compartiment duquel on le récupère définitivement de la partie basse de la zone réactionnelle, sous la forme du mélange désiré.
4. The method of claim 3, wherein said reaction zone includes three compartments, and in which:
- when circulating said first effluent in said second compartment we recover it in the form of a second reaction effluent from said second compartment, and - after having reconditioned said second effluent reaction outside the reaction zone to a optimal temperature it is reintroduced in a third compartment from which it is permanently recovered from the lower part of the reaction zone, in the form of desired mixture.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on introduit le fluide réactionnel sensiblement au niveau d'une première extrémité de la zone réactionnelle, on fait circuler le fluide réactionnel dans le premier compartiment ayant une zone de distribution de section progressivement décroissante, et on récupère l'effluent réactionnel au niveau de la seconde extrémité de la zone réactionnelle qui est de section croissante. 5. The method of claim 1, wherein introduces the reaction fluid substantially at a level first end of the reaction zone, we do circulate the reaction fluid in the first compartment having a section distribution area gradually decreasing, and the reaction effluent is recovered at level of the second end of the reaction zone which is of increasing section. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on échange de la chaleur en procédant à un mélange desdits effluents réactionnels avec du gaz relativement froid. 6. Method according to claim 1 or 2, wherein heat exchange by mixing them reaction effluents with relatively cold gas. 7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on fait circuler ledit fluide et ledit premier effluent réactionnel dans lesdits compartiments de façon que le parcours total dans la zone réactionnelle soit inférieur à
deux fois la longueur L de ladite zone réactionnelle.
7. The method of claim 1 or 2, wherein circulates said fluid and said first effluent reaction in said compartments so that the total course in the reaction zone is less than twice the length L of said reaction zone.
8. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et ledit premier effluent réactionnel de façon sensiblement parallèle à
ladite paroi mitoyenne.
8. The method of claim 1 or 2, wherein circulates the reaction fluid and said first reaction effluent substantially parallel to said party wall.
9. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et ledit premier effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite paroi mitoyenne. 9. The method of claim 1 or 2, wherein circulates the reaction fluid and said first reaction effluent substantially perpendicularly to said party wall. 10. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone réactionnelle est horizontale. 10. The method of claim 1 or 2, wherein the reaction zone is horizontal. 11. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone réactionnelle est verticale. 11. The method of claim 1 or 2, wherein the reaction zone is vertical. 12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et ledit premier effluent réactionnel de haut en bas dans lesdits compartiments. 12. The method of claim 7, wherein one does circulate the reaction fluid and said first effluent reaction from top to bottom in said compartments. 13. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone réactionnelle comprend au moins trois compartiments et dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel en parallèle dans deux compartiments. 13. The method of claim 1 or 2, wherein the reaction zone includes at least three compartments and in which the reaction fluid is circulated in parallel in two compartments. 14. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel puis ledit premier effluent réactionnel dans une succession de compartiments de volume de plus en plus grand. 14. The method of claim 3, wherein one does circulate the reaction fluid then said first effluent reaction in a succession of volume compartments bigger and bigger. 15. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel ou ledit premier effluent réactionnel dans chacun des compartiments reliés en série. 15. The method of claim 3, wherein one does circulate the reaction fluid or said first effluent reaction in each of the compartments connected in series. 16. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 14 ou 15, dans lequel la vitesse des fluides dans les compartiments est comprise entre 1m/s et 200/ms. 16. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 14 or 15, in which the velocity of the fluids in the compartments is between 1m / s and 200 / ms. 17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel:
- la zone réactionnelle comprend au moins trois compartiments, un premier compartiment, un dernier compartiment et au moins un compartiment intermédiaire, et dans lequel, - le fluide réactionnel est introduit dans ledit premier compartiment au moyen d'au moins une zone de distribution, - des effluents réactionnels sont récupérés de chacun dudit premier et dudit au moins un compartiment intermédiaire, ces effluents réactionnels étant introduits dans au moins un compartiment subséquent au moyen d'au moins une zone de distribution, et chacun desdits effluents réactionnels est récupéré dans au moins une zone de collecte.
17. Method according to claim 1, in which:
- the reaction zone includes at least three compartments, a first compartment, a last compartment and at least one intermediate compartment, and in which, - the reaction fluid is introduced into said first compartment by means of at least one distribution area, - reaction effluents are recovered from each of the said first and said at least one intermediate compartment, these reaction effluents being introduced into at least one subsequent compartment by means of at least one zone of distribution, and each of said reaction effluents is recovered in at least one collection area.
18. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledites réactions chimiques comprennent la réaction de l'hydrogène et des d'oxydes de carbone pour former du méthanol, et dans lequel ledit fluide réactionnel contient de l'hydrogène et des oxydes de carbone. 18. The method of claim 1, wherein said said chemical reactions include the reaction of hydrogen and carbon oxides to form methanol, and in which said reaction fluid contains hydrogen and carbon oxides. 19. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi mitoyenne est parallèle à ladite génératrice. 19. The method of claim 1, wherein said party wall is parallel to said generator. 20. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi mitoyenne est oblique par rapport à la génératrice. 20. The method of claim 1, wherein said party wall is oblique to the generator. 21. Procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques dans une zone réactionnelle cylindrique à base de section circulaire comprenant au moins deux compartiments, un premier et un deuxième, renfermant chacun au moins en partie au moins un catalyseur solide, procédé dans lequel on introduit un fluide réactionnel dans au moins un compartiment, on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit premier compartiment, on récupère un premier effluent réactionnel dudit compartiment, on échange de la chaleur à
l'extérieur de la zone réactionnelle entre ledit premier effluent devant entrer dans au moins un compartiment subséquent et un milieu d'échange de chaleur externe, on introduit ensuite ledit premier effluent ayant échangé de la chaleur dans ledit au moins un compartiment subséquent, on fait circuler ledit premier effluent dans le compartiment subséquent et on récupère un deuxième effluent réactionnel dudit compartiment subséquent, ladite zone réactionnelle étant de forme allongée et comportant une enveloppe avec au moins une génératrice, ladite enveloppe définissant une section fermée se situant dans un plan coupant ladite génératrice, procédé dans lequel:
- on introduit le fluide réactionnel dans ledit au moins un compartiment au moyen d'au moins une zone de distribution, et on introduit ledit premier effluent réactionnel dans ledit au moins un compartiment subséquent au moyen d'au moins une autre zone de distribution, ledit fluide réactionnel et ledit premier effluent réactionnel circulant dans lesdits compartiments de façon perpendiculaire à ladite génératrice, lesdits compartiments étant étanches et de forme allongée, chacun desdits compartiments étant adjacents à au moins un autre compartiment, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi commune ou mitoyenne qui est reliée de façon étanche à ladite enveloppe, et - on récupére chaque effluent réactionnel dans au moins une zone de collecteur.
21. Process for carrying out reactions under pressure chemicals in a cylindrical reaction zone based on circular section comprising at least two compartments, a first and a second, each containing at least part at least one solid catalyst, process in which introduces a reaction fluid into at least one compartment, circulating said reaction fluid in said first compartment, we recover a first effluent reaction of said compartment, heat is exchanged at outside the reaction zone between said first effluent to enter at least one subsequent compartment and an external heat exchange medium, then introduces said first effluent having exchanged heat in said at least one subsequent compartment, circulates said first effluent in the compartment subsequent and a second reaction effluent is recovered of said subsequent compartment, said reaction zone being of elongated shape and comprising an envelope with at minus a generator, said envelope defining a closed section lying in a plane cutting said generator, process in which:
- Introducing the reaction fluid into said at least one compartment by means of at least one distribution area, and said first reaction effluent is introduced into said at least one subsequent compartment by means of at least at least one other distribution zone, said reaction fluid and said first reaction effluent flowing in said compartments perpendicular to said generator, said compartments being sealed and elongated shape, each of said compartments being adjacent at least one other compartment, each group of two adjacent compartments with a common wall or which is tightly connected to said envelope, and - each reaction effluent is recovered in at least one collector area.
22. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ledit fluide réactionnel est introduit dans ladite zone réactionnelle à une extrémité de cette zone réactionnelle et circule à travers de ladite zone de distribution de section progressivement décroissante de ladite première extrémité de la zone réactionnelle vers une deuxième extrémité de cette zone réactionnelle, ledit premier effluent réactionnel étant déchargé dans une zone de collecte de section progressivement croissante, ledit premier effluent réactionnel étant récupéré au niveau de ladite deuxième extrémité de ladite zone réactionnelle. 22. The method of claim 17, wherein said reaction fluid is introduced into said reaction zone at one end of this reaction zone and flows across from said section distribution area progressively decreasing from said first end of the reaction zone towards a second end of this reaction zone, said first reaction effluent being unloaded in a section collection area gradually increasing, said first reaction effluent being recovered at said second end of said reaction zone. 23. Appareil pour effectuer sous pression des réactions chimiques comprenant:
- un réacteur de forme allongée susceptible de contenir au moins un catalyseur, présentant une enveloppe substantiellement cylindrique définie par au moins une génératrice et comportant une première extrémité et une seconde extrémité
étanches, - au moins deux compartiments adjacents, contenus dans ledit réacteur de forme allongée suivant ladite génératrice, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi mitoyenne ou commune, chaque compartiment comportant en outre au moins un moyen d'entrée du fluide réactionnel ou de l'effluent réactionnel dans ledit compartiment et au moins un moyen de sortie de l'effluent réactionnel qui a traversé ledit compartiment, lesdits moyens d'entrée et de sortie étant en communication avec l'extérieur du réacteur à travers ladite enveloppe, caractérisé en ce que:
- lesdits compartiments sont étanches, ladite paroi mitoyenne ou commune étant soit sensiblement parallèle à la génératrice soit sensiblement oblique à celle-ci et en ce que le réacteur comporte:
- au moins un moyen de distribution dans chaque compartiment adapté à distribuer transversalement dans chaque compartiment le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice et relié audit moyen d'entrée, - au moins un moyen de collecte de l'effluent réactionnel circulant dans chaque compartiment, ce moyen de collecte étant relié audit moyen de sortie dudit compartiment, et - au moins un moyen de transfert de chaleur situé à
l'extérieur du réacteur interposé entre ledit moyen de sortie de l'effluent réactionnel d'un des compartiments et le moyen d'entrée de l'effluent réactionnel dans le compartiment suivant.
23. Apparatus for carrying out reactions under pressure chemicals including:
- an elongated reactor capable of containing at least minus a catalyst, having a substantially envelope cylindrical defined by at least one generator and having a first end and a second end waterproof, - at least two adjacent compartments, contained in said elongated reactor along said generator, each group of two adjacent compartments comprising a dividing or common wall, each compartment comprising in addition at least one means for entering the reaction fluid or of the reaction effluent in said compartment and at minus a means of leaving the reaction effluent which has passed through said compartment, said means of entry and outlet being in communication with the outside of the reactor through said envelope, characterized in that:
- said compartments are waterproof, said wall adjoining or common being either substantially parallel to the generator is substantially oblique to it and in this that the reactor includes:
- at least one means of distribution in each compartment suitable for transversely distributing in each compartment the reaction fluid or the reaction effluent from substantially perpendicular to said generator and connected to said input means, - at least one means of collecting the reaction effluent circulating in each compartment, this means of collection being connected to said outlet means of said compartment, and - at least one heat transfer means located at the outside of the reactor interposed between said means of outlet of the reaction effluent from one of the compartments and the means of entry of the reaction effluent into the next compartment.
24. Appareil selon la revendication 23, dans lequel lesdits compartiments présentent des sections en coupes qui s'inscrivent dans l'enveloppe substantiellement cylindrique du réacteur. 24. The apparatus of claim 23, wherein said compartments have sectional sections which fit into the substantially cylindrical shell of the reactor. 25. Appareil selon la revendication 23 ou 24 dans lequel l'enveloppe du réacteur a une base de section circulaire. 25. Apparatus according to claim 23 or 24 wherein the reactor shell has a circular cross-section base. 26. Appareil selon la revendication 23 ou 24 dans lequel ladite paroi mitoyenne comprend des panneaux plans supportés. 26. Apparatus according to claim 23 or 24 wherein said party wall comprises planar panels supported. 27. Appareil selon la revendication 23 ou 24 dans lequel ladite paroi mitoyenne comprend des panneaux de forme autoportante. 27. Apparatus according to claim 23 or 24 wherein said party wall comprises shaped panels freestanding. 28. Appareil selon la revendication 27, dans lequel les panneaux de forme courbe autoportante présentent une base soit en arc de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois celui du réacteur soit en portion de courbes quadratiques. 28. The apparatus of claim 27, wherein the self-supporting curved panels have a base either in an arc whose radius is between 0.1 and 100 times that of the reactor either in portion of curves quadratic. 29. Appareil selon la revendication 23 ou 24 dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte sont disposés de façon sensiblement parallèle à ladite génératrice, dans chaque compartiment. 29. Apparatus according to claim 23 or 24 wherein said distribution means and said collection means are arranged substantially parallel to said generator, in each compartment. 30. Appareil selon la revendication 23 ou 24 dans lequel lesdits moyens d'entrée et de sortie sont respectivement situés sensiblement au niveau de la première extrémité et de la seconde extrémité du réacteur, caractérisé en ce que la section du moyen de distribution au niveau de ladite première extrémité est supérieure à la section du moyen de distribution au niveau de la seconde extrémité et en ce que la section du moyen de collecte au niveau de la première extrémité est inférieure à celle du moyen de collecte au niveau de la seconde extrémité. 30. Apparatus according to claim 23 or 24 wherein said input and output means are respectively located substantially at the first end and the second end of the reactor, characterized in that the section of the distribution means at said level first end is greater than the section of the means of distribution at the second end and in that the collection means section at the first level end is less than that of the collection means at level of the second end. 31. Appareil selon la revendication 23 ou 24, dans lequel lesdits moyens de distribution et de collecte comprennent soit au moins une section de distribution et de collecte sensiblement parallèle à ladite génératrice soit au moins une section de distribution ou de collecte sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice, chacune de ces sections étant décalée l'une par rapport à l'autre dans la même direction tout le long du réacteur. 31. The apparatus of claim 23 or 24, wherein said distribution and collection means include either at least one distribution and collection section substantially parallel to said generator or at least a distribution or collection section substantially oblique to said generator, each of these sections being offset from each other in the same direction all along the reactor. 32. Appareil selon la revendication 23 ou 24, dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte comportent une pluralité d'ouvertures disposées le long desdits moyens et dont les sections respectives sont sensiblement proportionnelles à la distance entre ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte. 32. The apparatus of claim 23 or 24, wherein said distribution means and said collection means have a plurality of openings arranged along of said means and the respective sections of which are substantially proportional to the distance between said distribution means and said collection means. 33. Appareil selon la revendication 23 ou 24, dans lequel le réacteur est horizontal et comporte au moins une paroi mitoyenne sensiblement verticale. 33. The apparatus of claim 23 or 24, wherein the reactor is horizontal and has at least one wall semi-vertical. 34. Appareil selon la revendication 23 ou 24, comportant des moyens d'introduction de gaz froids disposés à la sortie de l'effluent réactionnel d'un compartiment avant son entrée dans le compartiment subséquent. 34. Apparatus according to claim 23 or 24, comprising means for introducing cold gases disposed at the outlet reaction effluent from a compartment before entering in the subsequent compartment. 35. Appareil selon la revendication 24, dans lequel l'enveloppe du réacteur a une base de section circulaire. 35. The apparatus of claim 24, wherein the reactor shell has a circular cross-section base. 36. Appareil selon la revendication 35, dans lequel ladite paroi mitoyenne comprend des panneaux plans supportés. 36. The apparatus of claim 35, wherein said dividing wall includes supported flat panels. 37. Appareil selon la revendication 35, dans lequel ladite paroi mitoyenne comprend des panneaux de forme autoportante. 37. The apparatus of claim 35, wherein said dividing wall includes self-supporting panels. 38. Appareil selon la revendication 37, dans lequel les panneaux de forme courbe autoportante présentent une base soit en arc de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois celui du réacteur soit en portion de courbes quadratiques. 38. The apparatus of claim 37, wherein the self-supporting curved panels have a base either in an arc whose radius is between 0.1 and 100 times that of the reactor either in portion of curves quadratic. 39. Appareil selon la revendication 38, dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte sont disposés de façon sensiblement parallèle à ladite génératrice, dans chaque compartiment. 39. The apparatus of claim 38, wherein said distribution means and said collection means are arranged substantially parallel to said generator, in each compartment. 40. Appareil selon la revendication 39, dans lequel lesdits moyens d'entrée et de sortie sont respectivement situés sensiblement au niveau de la premiere extrémité et de la seconde extrémité du réacteur, caractérisé en ce que la section du moyen de distribution au niveau de ladite première extrémité est supérieure à la section du moyen de distribution au niveau de la seconde extrémité et en ce que la section du moyen de collecte au niveau de la première extrémité est inférieure à celle du moyen de collecte au niveau de la seconde extrémité. 40. The apparatus of claim 39, wherein said input and output means are located respectively substantially at the first end and the second end of the reactor, characterized in that the section of the distribution means at said level first end is greater than the section of the means of distribution at the second end and in that the collection means section at the first level end is less than that of the collection means at level of the second end. 41. Appareil selon la revendication 40, dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte comprennent soit au moins une section de distribution et de collecte sensiblement parallèle à ladite génératrice soit au moins une section de distribution ou de collecte sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice, chacune de ces sections étant décalée l'une par rapport à l'autre dans la même direction tout le long du réacteur. 41. The apparatus of claim 40, wherein said distribution means and said collection means comprise either at minus a distribution and collection section substantially parallel to said generator or at least a distribution or collection section substantially oblique to said generator, each of these sections being offset from each other in the same direction all along the reactor. 42. Appareil selon la revendication 41, dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte comportent une pluralité d'ouvertures disposées le long desdits moyens et dont les sections respectives sont sensiblement proportionnelles à la distance entre ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte. 42. The apparatus of claim 41, wherein said distribution means and said collection means comprise a plurality of openings disposed along said means and whose respective sections are substantially proportional to the distance between said distribution means and said collection means. 43. Appareil selon la revendication 42, dans lequel le réacteur est horizontal et comporte au moins une paroi mitoyenne sensiblement verticale. 43. The apparatus of claim 42, wherein the reactor is horizontal and has at least one wall semi-vertical. 44. Appareil selon la revendication 43, comportant des moyens d'introduction de gaz froids disposés à la sortie de l'effluent réactionnel d'un compartiment avant son entrée dans le compartiment subséquent. 44. Apparatus according to claim 43, comprising means for introducing cold gases arranged at the outlet of the reaction effluent of a compartment before it enters in the subsequent compartment. 45- Utilisation de l'appareil selon la revendication 23, 24, 25, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 ou 44, pour la synthèse de l'ammoniac à partir d'hydrogène et d'azote ou pour la synthèse du méthanol ou d'alcools homologues supérieurs à partir d'hydrogène et d'oxydes de carbone ou pour le réformage catalytique des essences. 45- Use of the apparatus according to claim 23, 24, 25, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 or 44, for the synthesis of ammonia from hydrogen and nitrogen or for the synthesis of methanol or homologous alcohols higher from hydrogen and carbon oxides or for catalytic reforming of gasolines. 46. Utilisation du procédé selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21 ou 22, pour la synthèse de l'ammoniac à partir d'hydrogène et d'azote ou pour la synthèse du méthanol ou d'alcools homologues supérieurs à partir d'hydrogène et d'oxydes de carbone ou pour le réformage catalytique des essences. 46. Use of the method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21 or 22, for the synthesis of ammonia from of hydrogen and nitrogen or for the synthesis of methanol or higher homologous alcohols from hydrogen and of carbon oxides or for the catalytic reforming of essences.
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